এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “Na, K, Ca, Mg প্রভৃতি ধাতুগুলি তড়িদবিশ্লেষণ পদ্ধতিতে নিষ্কাশনের ক্ষেত্রে ধাতুগুলির লবণের জলীয় দ্রবণের তড়িদবিশ্লেষণ করা হয় না কেন?” — নিয়ে আলোচনা করব। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “ধাতুবিদ্যা” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
Na, K, Ca, Mg প্রভৃতি ধাতুগুলি তড়িদবিশ্লেষণ পদ্ধতিতে নিষ্কাশনের ক্ষেত্রে ধাতুগুলির লবণের জলীয় দ্রবণের তড়িদবিশ্লেষণ করা হয় না কেন?
Na, K, Ca, Mg প্রভৃতি ধাতুগুলির লবণের জলীয় দ্রবণে বিয়োজনে ক্যাটায়নরূপে Mⁿ⁺(n = সংশ্লিষ্ট ধাতুর যোজ্যতা) ও H⁺ উপস্থিত থাকে। ধাতুর সক্রিয়তা শ্রেণিতে প্রদত্ত ধাতুগুলি হাইড্রোজেন অপেক্ষা অনেক ওপরে অবস্থিত। এই কারণে ধাতব আয়ন (Mⁿ⁺) অপেক্ষা H⁺ আয়ন ক্যাথোডে ইলেকট্রন ত্যাগ করে সহজে H₂ গ্যাসে পরিণত হয়।
MClₙ → Mⁿ⁺ + nCl⁻ (M = Na, K, Mg, Ca প্রভৃতি)
H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻
ক্যাথোডে বিক্রিয়া – H⁺ + e → H ; H + H → H₂↑
ফলে ক্যাথোডে সংশ্লিষ্ট ধাতুর পরিবর্তে H₂ উৎপন্ন হয়। সেইজন্য Na, K, Mg, Ca প্রভৃতি ধাতু নিষ্কাশনের ক্ষেত্রে ধাতুগুলির লবণের জলীয় দ্রবণের পরিবর্তে গলিত লবণের তড়িদ্বিশ্লেষণ করে ধাতুকে নিষ্কাশন করা হয়।
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
জলীয় দ্রবণের তড়িদ্বিশ্লেষণে ক্যাথোডে কোন বিক্রিয়াটি অগ্রাধিকার পায় এবং কেন?
ক্যাথোডে H⁺ আয়ন reduction পায় (H⁺ + e⁻ → ½H₂) এই বিক্রিয়াটি অগ্রাধিকার পায়। কারণ, সক্রিয়তা শ্রেণিতে হাইড্রোজেনের নিচের ধাতুগুলির আয়নই শুধুমাত্র H⁺ আয়নকে প্রতিদ্বন্দ্বিতায় হারাতে পারে। Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ আয়নগুলি H⁺ এর চেয়ে কম সহজে বিজারিত হয় (কম oxidizing agent), তাই তারা ইলেকট্রন গ্রহণ করতে পারে না।
গলিত লবণের তড়িদ্বিশ্লেষণে অ্যানোডে কী ঘটে?
অ্যানোডে ঋণাত্মক আয়নগুলি (অ্যানায়ন) জারিত হয়। যেমন, গলিত NaCl-এর তড়িদ্বিশ্লেষণে Cl⁻ আয়নগুলি অ্যানোডে জারিত হয়ে ক্লোরিন গ্যাস (Cl₂) উৎপন্ন করে। বিক্রিয়াটি হল – 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
সক্রিয়তা শ্রেণি বলতে এখানে কী বোঝানো হয়েছে?
সক্রিয়তা শ্রেণি হল ধাতুগুলির একটি তালিকা যা তাদের বিজারণ প্রবণতা (ইলেকট্রন গ্রহণের ক্ষমতা) এর ক্রমানুসারে সাজানো থাকে। যে ধাতু যত বেশি সক্রিয় (যেমন – K, Na, Ca, Mg), তার আয়ন তত বেশি স্থিতিশীল এবং ইলেকট্রন গ্রহণ করে ধাতুতে পরিণত হওয়া ততই কঠিন। এই ধাতুগুলি হাইড্রোজেনের চেয়েও অনেক বেশি সক্রিয়, তাই তারা জল থেকে হাইড্রোজেনকে প্রতিস্থাপন করতে পারে এবং তাদের আয়ন জলীয় দ্রবণে H⁺ আয়নকে বিজারিত হতে বাধা দিতে পারে না।
Cu বা Ag -এর মতো ধাতুর ক্ষেত্রে কি জলীয় দ্রবণের তড়িদ্বিশ্লেষণ সম্ভব?
হ্যাঁ, সম্ভব। কারণ তামা (Cu) বা রূপা (Ag) এর মতো ধাতুগুলি সক্রিয়তা শ্রেণিতে হাইড্রোজেনের নিচে অবস্থান করে। এর মানে তাদের আয়ন (Cu²⁺, Ag⁺) H⁺ আয়নের চেয়ে বেশি সহজে বিজারিত হয়। তাই, ক্যাথোডে Cu²⁺ বা Ag⁺ আয়নগুলি H⁺ আয়নকে “হারিয়ে” ইলেকট্রন গ্রহণ করে এবং সংশ্লিষ্ট ধাতু জমা হয়।
Na, K, Ca, Mg -এর মতো ধাতুগুলি নিষ্কাশনে তাদের লবণের জলীয় দ্রবণের তড়িদ্বিশ্লেষণ করা হয় না কেন?
কারণ এই ধাতুগুলি সক্রিয়তা শ্রেণিতে হাইড্রোজেনের চেয়ে অনেক ওপরে অবস্থিত। ফলে, জলীয় দ্রবণে থাকা H⁺ আয়নগুলি ক্যাথোডে ধাতব আয়ন (Mⁿ⁺)-এর চেয়ে আগে বিজারিত হয়ে হাইড্রোজেন গ্যাস (H₂) উৎপন্ন করে। এতে ক্যাথোডে কাঙ্ক্ষিত ধাতুটি জমা হয় না।
জলীয় দ্রবণে তড়িদ্বিশ্লেষণ করালে ক্যাথোডে কী বিক্রিয়া ঘটে?
ক্যাথোডে H⁺ আয়নগুলি ইলেকট্রন গ্রহণ করে হাইড্রোজেন পরমাণুতে পরিণত হয়, যা পরে H₂ গ্যাস হিসেবে নির্গত হয় – 2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “Na, K, Ca, Mg প্রভৃতি ধাতুগুলি তড়িদবিশ্লেষণ পদ্ধতিতে নিষ্কাশনের ক্ষেত্রে ধাতুগুলির লবণের জলীয় দ্রবণের তড়িদবিশ্লেষণ করা হয় না কেন?” — নিয়ে আলোচনা করেছি। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “ধাতুবিদ্যা” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। আশা করি এই আর্টিকেলটি আপনাদের জন্য উপকারী হয়েছে। আপনাদের কোনো প্রশ্ন বা অসুবিধা থাকলে, আমাদের সাথে টেলিগ্রামে যোগাযোগ করতে পারেন, আমরা উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করব। তাছাড়া, নিচে আমাদের এই পোস্টটি আপনার প্রিয়জনের সাথে শেয়ার করুন, যাদের এটি প্রয়োজন হতে পারে। ধন্যবাদ।
মন্তব্য করুন